黄土地区深冲沟高填方地基强夯施工
2013-11-09王东杰
王东杰
(山西机械化建设集团公司，山西太原 030009)
1 工程概况
山西神头发电有限责任公司2×600 MW机组工程场平施工，场地占地面积70万m2，地形属于低山黄土丘陵地貌，由于冲蚀切割作用原地貌沿东西向深冲沟最为发育。同时黄土所具有的垂直节理特性，形成高冲直耸而直立的黄土冲沟陡壁，地形切割破裂，进一步形成黄土塬、梁地貌类型，且地面高差极大，场地最高1 400 m，沟底最低处1 332 m，高差68 m。冲沟两侧沟壁陡立，沟底宽度4 m～8 m。
该场地地基处理后，地基的承载力要求为不小于250 kPa，压实模量不小于12 MPa，回填土压实系数不小于0.97。
2 施工方案
强夯法对于处理黄土的湿陷性及场地整体不均匀沉降是非常理想的方法，具有简便、快捷、有效的特点。但直接采用强夯法在冲沟内进行施工具有局限性，如冲沟沟底宽度较窄不易施工，两侧陡壁土体因强夯震动易产生塌方，沟壁区强夯与原土区的搭接不好等。针对以上问题，在强夯施工前对冲沟进行前期的改造，采用削坡减荷、沟壁开挖台阶、冲沟原地面强夯处理及采用分层高能级强夯的方法对深冲沟高填方进行加固处理等，能较好地解决以上问题，取得良好的加固效果。
3 施工工艺流程
参数设计→试夯→削坡减荷→沟壁台阶开挖→沟底清理平整→原土基强夯处理→填筑体回填及强夯处理→搭接处搭接强夯处理→检测验收。
4 施工方法
4.1 试夯
通过试夯，以验证所采用工艺加固处理的可行性，确定回填厚度、最佳夯击数、最佳夯击能、最后两击夯沉量、地面变形量等，用于指导大面积施工。
1)回填厚度的确定:回填厚度应根据施工经验，与夯击能综合起来考虑。
2)夯击数的确定:夯点的夯击次数应根据现场试夯进行确定，且应同时满足下列条件:
a.最后两击平均夯沉量不大于以下数值:当单击夯击能小于4 000 kN·m时为50 mm;当单击夯击能为4 000 kN·m～6 000 kN·m时为100 mm;当单击夯击能大于6 000 kN·m时为200 mm;
b.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
3)夯击能的确定:在试夯过程中，应设专人测量每次夯击沉降标点的位移量，绘制夯击数—地表位移曲线，通过地表夯沉量的监测和夯间地表变形观测，掌握地表的沉降、隆起程度，确定饱和夯击数和最佳夯击能，为大面积施工提供依据。
4.2 削坡减荷挖台阶施工
冲沟沟壁由于水流重力冲切形成陡坡，由沟底至坡顶黄土覆盖厚度逐渐加大。如直接回填进行强夯处理，两侧沟壁因黄土覆盖逐渐加大，强夯需处理上层厚度逐渐加大，容易造成处理效果的不均匀，处理深度也达不到要求。同时深沟两侧坡壁强夯区与原地面不易搭接，原地面密实度不够，存在湿陷性，比较松散，造成交接处应力突变。因此，施工前首先对冲沟两侧沟壁进行削坡减荷处理。
施工方法:
1)用挖掘机将沟壁两侧覆土自上而下逐阶开挖成倒台阶形状，台阶宽度不应小于6 m，台阶高度及台阶上覆土厚度不大于8 m，以便进行强夯加固处理。沟壁两侧坡度较陡时，台阶宽度可以适当减少，台阶原地面强夯可随填筑体强夯同时进行施工。
2)深沟纵向方向同时也进行削坡减荷，并沿纵向方向进行施工便道的修筑。
3)上部开挖台阶的余土可以回填至沟底，沟底回填厚度及湿陷性黄土覆盖厚度不大于8 m。同时沟底回填后回填工作面面积随着高度的增加而加大，便于强夯机械施工作业。
4.3 深冲沟原地面强夯处理
1)原土基清理。
原土基清理主要包括表层淤泥、树木、有机物等以及湿陷性土层厚度超出强夯加固处理深度后的部分，同时对原地表有泉眼、地下径流出露的地点设置盲沟，将地下水引出回填场地外。
2)原土基强夯处理。
根据湿陷性深度选择合理的强夯能级及参数(见表1)。
表1 强夯参数表
沟底强夯能级选用3 000 kN·m～8 000 kN·m，主夯点按等边三角形布置，满夯每点夯击数为3击～5击，锤印搭接1/4。
4.4 冲沟高填方填筑体处理
4.4.1 冲沟高填方土石方回填
1)回填前期可采用两侧削坡减荷的土方，后期采用挖方区土料。
2)回填采用分层堆填的方法，严禁进行抛填施工，以避免造成大粒径填料集中。
3)分层填筑的厚度为2 m左右，由于回填地基采取强夯加固，故分层填筑的填土层可用推土机简单推平碾压，满足机械正常行走要求即可。
4)为取得最佳夯实效果，回填土含水量的控制，宜小于最优含水量2%～4%。回填土的含水量小于10%时需采取洒水增湿措施。
4.4.2 冲沟填筑体强夯处理
1)冲沟高填方强夯分层厚度的确定。
以强夯的有效加固深度及设计要求的夯后地基承载力特征值为主要依据来确定回填厚度。考虑到高填方地基的整体性和稳定性，上层夯点的有效加固区域要延伸进下层一定深度，以形成有效的夯点位置加固区域在层与层之间的嵌固和咬合。分层厚度以7 m一层为宜。
2)高填方强夯施工工艺。
采用分层回填、分层强夯的施工方法，填筑体回填强夯按照由下而上的原则分层进行施工。分层厚度为7 m左右，虚填厚度应为8 m，施工中结合填料性质及各能级强夯的加固深度确定强夯能级，选用6 000 kN·m左右的强夯能级。主夯点按等边三角形布置，主夯点间距为6 m，主夯点夯击数不小于12击，最后两击平均夯沉量不大于10 cm。
满夯采用2 000 kN·m夯击能，每点夯击数为3击～5击，锤印搭接1/4。
4.5 强夯与碾压区域的搭接处理
深冲沟高填方边坡强夯施工时，由于强夯工艺的局限性，总存在夯击不到的区域和强夯振松的区域，因而需要采用分层碾压与强夯相结合的施工方法，最后形成合格密实的边坡。
1)边坡分层强夯完毕后，将边坡区域外侧虚土层开挖，挖至强夯加固土层内后，按外侧碾压分层厚度挖台阶，台阶高宽比为1∶2，并对外侧区域进行分层碾压施工，与强夯密实体进行搭接。
2)考虑碾压机械的影响深度，碾压边坡的分层填筑厚度不大于40 cm。逐层碾压至强夯标高后，碾压区与强夯区域交接处进行搭接强夯施工，强夯布点形式为交接处两侧各布置一排夯点。搭接强夯将碾压区与强夯区进行有效衔接，使之得到有效加固并使两个区域连为一体。
3)碾压边坡加宽部分的刷坡，可在每填高至1.5 m左右时，采用挖掘机进行初步刷坡，清除加宽的余土。自下而上，依次进行。
5 质量控制
5.1 质量控制点
5.1.1 土石方工程质量控制点
1)冲沟沟底及两侧台阶开挖后原地面基岩上部覆盖湿陷性黄土厚度不大于设计要求。
2)填筑体回填厚度及回填标高满足设计要求。
5.1.2 强夯处理工程质量控制点
1)锤重及落距控制。
2)锤击数、最后两击贯入度的控制。
3)夯点位置及夯锤就位控制。
5.2 质量控制措施
5.2.1 土石方工程质量控制措施
1)现场的控制桩要树立明显标志，加以保护，并定期进行复核检查，确保控制桩精度满足要求。
2)土方回填前应清理基底的垃圾、树根等杂物，抽除坑穴中的积水、淤泥。
3)冲沟两侧沟壁台阶开挖应根据地质勘察报告结合现场实际地形，确定开挖范围和开挖标高。
4)对于填筑体的回填进行实时测量跟踪，确保回填厚度、回填标高达到设计要求。
5.2.2 强夯质量控制措施
1)测放的夯点位置，应用明显的标志标出夯位中心点，并用白灰粉撒出夯位轮廓线。
2)落距确定后，锁定控制落距钢丝绳，并在龙门架上标出落距标志。
3)夯锤气孔保持畅通，如遇堵塞，应随时将塞土清除。
4)如施工中发现锤偏离坑中心，应立即调整对中，夯击后如发现坑底歪斜较大，需及时用填料将坑底垫平后，方可继续夯击。
5)认真做好施工记录，并掌握好停锤标准。
6)密切注意异常现象，对夯沉量异常、夯锤反弹、地表隆起要加强监测，如实记录，并及时报告研究解决办法。
5.3 沉降变形观测
在填筑体施工中期及后期，按照沉降变形观测要求，设置沉降观测点，并定期进行沉降观测，以评价填筑体的稳定、抗滑性。
6 结语
深冲沟两侧沟壁因为事先进行削坡减荷和挖台阶施工，没有因强夯施工震动而产生塌方、垮塌，安全隐患得到处理，强夯安全施工环境得以改善。对于深冲沟高填方形成的边坡，由于采用强夯与碾压区的搭接强夯处理，边坡的整体稳定性也大大提高。
随着我国城市化、现代化建设进程的继续，建筑用地日趋紧张，人工建造地基已成为解决建筑用地的重要途径。而我国北方尤其是华北地区存在着大量冲沟发育强烈的黄土丘陵地带。该工程的成功，为在该类地区进行高填方强夯施工提供了一个很好的应用实例。
［1］GB 50202-2002，地基与基础工程施工质量验收规范［S］.
［2］GBJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.
［3］GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.
［4］GB 50026-93，工程测量规范［S］.
［5］CECS∶279-2010，强夯地基处理技术规程［S］.
［6］赵建军.分层强夯处理法在机场超高填石方中的应用［J］.山西建筑，2012，38(3):69-70.
